摘要：提出加強應急電源管理、開(kāi)展電能質(zhì)量治理、提升配電系統柔性安全水平，有針對性地進(jìn)行醫院各類(lèi)人員用電安全培訓，消除醫院用電安全隱患的對策。
關(guān)鍵詞：醫院用電，柔性安全，供電智慧樹(shù)
0前言
為保障北京市醫療系統用電安全，北京市醫管中心和北京市醫院后勤管理質(zhì)控中心多次組織行業(yè)專(zhuān)家和專(zhuān)業(yè)單位，對北京市三十多家三級以上醫院進(jìn)行了為期三年的用電安全隱患排查。這些安全隱患問(wèn)題以《北京市醫院用電安全隱患分析》和《醫療場(chǎng)所電氣火災分析》為題發(fā)表后，引起了北京市醫療系統各級負責供配電的領(lǐng)導和工作人員高度重視，許多單位還多次組織行業(yè)專(zhuān)家和專(zhuān)業(yè)單位共同探討，圍繞提高重要醫療場(chǎng)所供電保障能力和大型醫療設備電能質(zhì)量獻計獻策，提出許多切實(shí)可行的醫院用電安全隱患消除對策。其中一部分建議，作者在參與北京市地方標準DB11/T527-2021《配電室安全管理規范》的修訂過(guò)程中已將其采納。
1從應急電源設計入手，提高重要醫療場(chǎng)所供電保障能力
1.1對UPS/EPS安裝位置進(jìn)行規劃設計
某醫院在初期規劃時(shí)UPS/EPS系統采用分布式安裝，并設計了各UPS/EPS機房位置。但在系統BIM仿真后，發(fā)現分布式無(wú)法實(shí)現。系統提示：400kg/m2的樓板承重設計載荷無(wú)法安裝手術(shù)室和搶救室UPS，其主機自身差不多有1噸，配套電池更是重達數噸，樓板加固處理起來(lái)難度很大。醫院負責運維的領(lǐng)導也指出，作為一家大型醫療場(chǎng)所分布式安裝UPS/EPS管理難度大，需配備UPS/EPS的搶救室、手術(shù)室、ICU、RCU、CCU、NCU、導管介入室、DSA及消防系統分布在不同醫技科室，位置分散造成運維人員不足，同時(shí)也會(huì )增加管理難度。經(jīng)各方專(zhuān)家會(huì )商決定，在人員密度和危險度較低的停車(chē)場(chǎng)，建設由電池、電池管理系統(BMS)、儲能變流器(PCS)及智能化管理系統組成的儲能電站。
據醫院特殊需要，儲能電站進(jìn)行了特殊設計：在儲能變流器(PCS)后串接濾波模塊，保證了醫療設備的供電質(zhì)量；儲能電站容量設計為供電負荷的1.5倍，保證重要負荷的“n+1"安全冗余；電池管理系統(BMS)將電池分為五個(gè)模組，根據應用環(huán)境可自動(dòng)選擇工作模式，使儲能電站同時(shí)兼具不間斷供電、應急供電和用電調峰的功能；為防止切換過(guò)程中產(chǎn)生的“閃變"，模組切換開(kāi)關(guān)并接了電容。
儲能電站建成后實(shí)現了“平戰結合"。既可用電調峰、節省用電成本，還可進(jìn)行不間斷供電和應急供電。首先實(shí)現了UPS/EPS系統的全部功能，即為ICU、EICU、NICU、住院手術(shù)室、門(mén)診手術(shù)室、DSA、檢驗科、信息中心機房、弱電井道和消防保衛系統提供應急電源和不間斷電源；其次，通過(guò)調節峰谷用電時(shí)間節約近三分之一的用電費用；再次利用智能化管理系統節省了近半數人力；另外，儲能電站容量大又可以較長(cháng)時(shí)間供電，故可省掉原來(lái)計劃購買(mǎi)應急發(fā)電機的開(kāi)支。
1.2UPS和EPS不能混用
在醫療場(chǎng)所，既有為重要醫療場(chǎng)所提供應急保障的UPS系統，也有根據消防部門(mén)要求建設的EPS系統。兩者功能、適用場(chǎng)合和安全等級不同，但筆者在許多醫院發(fā)現UPS和EPS混用濫用的現象。UPS和EPS的主要區別如下：UPS電源一般用于醫院智能性電子負載，如醫療設備、電腦、服務(wù)器等。EPS一般用于消防保安設備，應急照明和事故照明等；UPS根據所保護的設備要求而設計，有三大功能：穩定供電電壓和頻率、克服電壓暫降、過(guò)濾電源諧波。EPS根據消防規范要求設計，以消防應急類(lèi)的一級負荷為目標，功能是提供獨立回路的供電系統。EPS能夠提供應急電源，只能實(shí)現持續供電、沒(méi)有改進(jìn)設備供電質(zhì)量的功能。
EPS電源與UPS電源兩者都具有電子旁路、維修旁路及逆變三種工作模式。在功能上的區別是：EPS電源具有持續供電功能，平時(shí)采用旁路供電，市電停電時(shí)才轉為逆變供電。UPS電源平時(shí)處于在線(xiàn)狀態(tài)，失去市電后繼續供電、但會(huì )發(fā)出告警；UPS電源逆變后直接供應負載，冗余較小、發(fā)熱量低、無(wú)須阻燃、不需要互投功能。EPS電源在失電后才連接負載，逆變器冗余大，對有變頻啟動(dòng)的電機負荷、機殼和導線(xiàn)瞬時(shí)發(fā)熱量變大，需要有阻燃措施，同時(shí)要配置多路互投功能，方便與消防聯(lián)動(dòng)。
1.3工頻UPS和高頻UPS不能選錯
目前，UPS從結構上通常分為工頻和和高頻。二者從原理、結構和應用場(chǎng)合都有本質(zhì)的不同，根據不同的負荷設備，慎重選擇。工頻UPS基于變壓器，即升壓隔離變壓器。此外還包括可控硅整流器、逆變器和旁路電路。因其整流器和變壓器工作頻率均為50Hz，與電網(wǎng)頻率一致，所以叫工頻UPS。高頻UPS無(wú)變壓器，升降壓基于電池電壓變換器，此外還包括高頻整流器、逆變器和旁路電路。高頻UPS相比傳統的工頻UPS，由于整流頻率在10kHz以上，甚至高達上百kHz而得名。許多數據中心服務(wù)器要求零地電壓小于1V，如果選擇高頻UPS，由于引入的整流器零線(xiàn)是正負母線(xiàn)的中性點(diǎn)，整流器和逆變器的高頻諧波在零線(xiàn)上耦合，零地電壓被諧波疊加升高，負載端零地電壓也因此升高，從而使服務(wù)器無(wú)法正常工作。
UPS的對外干擾一般有兩種，一種是聽(tīng)得到的機械噪聲、一種是聽(tīng)不到的電噪聲。工頻UPS會(huì )產(chǎn)生這兩種噪聲，以可控硅整流器產(chǎn)生的諧波為主體，電噪聲會(huì )影響機器的穩定度，也會(huì )對電力系統的其它設備造成干擾；變壓器鐵芯和散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的機械噪聲影響人的身心健康，降低工作效率。高頻UPS的工作頻率在20kHz以上，這個(gè)頻率范圍是人耳聽(tīng)不見(jiàn)的，不會(huì )產(chǎn)生環(huán)境噪音；高頻UPS的功率因數可達0.99以上，無(wú)功功率很小，不會(huì )對其他設備產(chǎn)生干擾。對于影像設備，如果選用工頻UPS，就會(huì )由于出現無(wú)法消掉的橫帶干擾，最終使醫療影像設備無(wú)法正常工作。
綜上分析，對醫療場(chǎng)所，除醫院信息系統機房和相關(guān)設備選用工頻UPS外，其余都應配置高頻UPS。
2采取專(zhuān)項治理，提升大型醫療設備供電質(zhì)量
2.1消除閃絡(luò )，減少精密醫療設備的損壞
消除閃絡(luò )的方法主要有UPS（不間斷電源）、STS（靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)）、SVC（靜止無(wú)功補償器）、AVC（自動(dòng)無(wú)功補償器）、CVT（諧振變壓器）、MG（電動(dòng)機發(fā)電機組）、TCR（變壓器分接頭調節器）和DVR（動(dòng)態(tài)電壓恢復器）等。
根據醫療場(chǎng)所的特點(diǎn)，推薦使用電容儲能式動(dòng)態(tài)電壓恢復器（DVR）。它采用電容作為儲能單元。閃絡(luò )發(fā)生時(shí)DVR處于逆變供電模式，電容的能量經(jīng)DVR轉換為標準電壓源給負載供電。供電恢復正常范圍內時(shí)，DVR處于旁路模式，電網(wǎng)直接給負載供電，同時(shí)DVR從輸出側獲取能量給電容充電。這種電容儲能式DVR可智能跟蹤電壓暫降，保護策略完善。采用直流電容進(jìn)行穩壓，性能上比傳統的電池元件更加穩定，壽命也更長(cháng)，維護成本與維護工作量也大為減少。系統供電電壓正常時(shí)，DVR處于旁路狀態(tài)，只有發(fā)生電壓暫降時(shí)啟動(dòng)補償機制。只有在此時(shí)裝置核心部分才被喚醒，這種特殊的工作機制可大幅度的提高設備整體的壽命。
IEEEStd1668對額定電壓低于1kV用電設備的電壓暫降耐受能力測試進(jìn)行了規定，在采購精密醫療設備時(shí)，應當要求設備廠(chǎng)家依據中國電源學(xué)會(huì )團體標準TCPSS1008-2020《低壓電氣設備電壓暫降及短時(shí)中斷耐受能力測試方法》提交測試報告，并依據測試結果采取相應的設備保護措施。
2.2治理諧波，使醫療設備運行安全
目前諧波治理方法按技術(shù)手段可分為無(wú)源濾波（PF）和有源濾波（APF）；按治理策略又可分為高壓母線(xiàn)治理、低壓母線(xiàn)治理和就地治理。
有源濾波（APF）是利用現代控制論的方法，根據輸出端數據反饋的結果，智能調節器采用一系列智能算法，自動(dòng)在系統中產(chǎn)生一個(gè)大小相同、相位相反的諧波分量注入系統，以此抵消系統中的諧波成分，達到消除諧波的目的。APF治理策略有高壓母線(xiàn)治理（在變壓器的上端，高壓（10kV）母線(xiàn)上治理諧波）和低壓母線(xiàn)治理（在變壓器的下端，低壓母線(xiàn)上治理諧波），它能迅速補償或者抵消所需的諧波成分，實(shí)現快速治理諧波的目的。
作為有源補償裝置，不僅可跟蹤負載產(chǎn)生的諧波電流，而且可對外來(lái)侵入的諧波電流進(jìn)行跟蹤補償。由于醫療場(chǎng)所諧波源主要是大型醫療設備，它們既怕諧波干擾，又產(chǎn)生大量工作諧波，采用智慧型APF來(lái)抑制諧波。這種有源濾波器能夠自動(dòng)檢測、自動(dòng)補償，不受諧波頻率的制約；在治理諧波的過(guò)程中不影響功率因數。對于諧波頻段不固定的大型醫療設備，部署一臺智慧型APF單機就可對抗2~51次全頻諧波電流，消除諧振對供電系統的危害。
無(wú)源濾波（PF）治理策略是就地治理，主要用于消除重點(diǎn)諧波源設備的諧波危害。對MRI、CT、伽瑪刀等大型醫療設備，在其供電電源入口處裝設HTHF（設備級無(wú)源諧波濾波器）或專(zhuān)用隔離變壓器，既可防止這些醫療設備工作時(shí)產(chǎn)生的諧波注入電網(wǎng)，又可降低其他諧波源對該醫療設備的影響。
消除醫療場(chǎng)所諧波的方法是找到源頭，治標先治本。一方面要降低電網(wǎng)和醫療設備的諧波分量，另一方面要提高醫療設備自身的抗諧波力。目前在醫療場(chǎng)所的諧波治理策略中，的是將非線(xiàn)性負載在設備端轉變成線(xiàn)性負載，既能防止醫療設備產(chǎn)生的諧波外竄，又能保證醫療設備不受外來(lái)諧波干擾，這也是目前理想化的諧波治理策略。
3加強針對性培訓，提高醫院用電管理水平
由于醫療單位對供電安全和供電質(zhì)量的特殊要求，進(jìn)行經(jīng)常性的針對性培訓，這對提升各類(lèi)人員的業(yè)務(wù)水平和工作責任心尤為重要。醫療系統電力安全培訓可在增強重要醫療場(chǎng)所供電保障能力、促進(jìn)供電質(zhì)量的提高以及利用供電智慧樹(shù)進(jìn)行電力故障仿真等方面發(fā)力，從而進(jìn)一步保障醫療供電系統安全。
首先，培訓可增強重要醫療場(chǎng)所供電保障能力。根據國家規定，醫院的搶救室、手術(shù)室、ICU、RCU、CCU、NCU、導管介入室、DSA屬于2類(lèi)醫療場(chǎng)所，即最重要的醫療場(chǎng)所，斷電故障會(huì )直接危及患者生命。這些場(chǎng)所接入兩路以上市電電源，同時(shí)配備UPS（不間斷電源）和應急發(fā)電機作為后備電源，這就是通常所說(shuō)的“四重保障"。大多數醫療單位在硬件上都滿(mǎn)足要求，但由于這些應急保障設備使用者與維護者的水平不足及責任心不夠，降低了這些重要醫療場(chǎng)所的供電保障能力。要想提升重要醫療場(chǎng)所的供電保障能力，不斷加強培訓，通過(guò)培訓努力提高使用單位的UPS管理水平，提高應急發(fā)電機維保單位的責任心，并提高運維人員對互投裝置的故障辨析能力。
其次，培訓可加強醫療設備供電質(zhì)量控制。醫院的大型醫療設備，如PET-CT、核磁共振、DR系統、CR、工頻X光機、推車(chē)式B型超聲波診斷儀、體外沖擊波碎石機、高壓氧艙和直線(xiàn)加速器等對供電質(zhì)量的要求很高，但由于醫院的供電質(zhì)量存在嚴
重問(wèn)題，直接影響著(zhù)醫療設備的正常運行。通過(guò)針對性培訓，可讓醫院用電的管理者和大型醫療設備的使用者認識到供電質(zhì)量的重要性，學(xué)會(huì )排查由于供電質(zhì)量問(wèn)題對大型醫療設備的干擾和破壞。最終實(shí)現以下目標：消除閃絡(luò )，保護精密醫療設備；減少諧波，保障大型醫療設備正常運行；處理三相不平衡，延長(cháng)醫療設備的使用壽命。
為提高醫院供電系統的整體安全，應著(zhù)力加強的培訓工作，積極發(fā)揮電力安全培訓作用，保障醫療供電系統安全，保障醫療系統提供醫療服務(wù)的及時(shí)性和穩定性，推動(dòng)其承擔為患者生命保駕護航的重要使命，構筑更加健康的首都醫療生態(tài)圈。
4推行柔性管理，提高醫院供配電系統的整體安全
醫院普遍存在用電環(huán)境復雜、用電設備種類(lèi)繁多和用電管理專(zhuān)業(yè)人員匱乏的問(wèn)題。因此有必要構建醫院供配電柔性安全體系，即通過(guò)柔性安全的技術(shù)手段實(shí)現以下目標：運行狀態(tài)的可視性、運行邏輯的自發(fā)現、運行過(guò)程的可控性和運行故障的自修復。
4.1堅持科學(xué)評估，實(shí)現運行狀態(tài)的可視性
4.1.1確定醫院供配電可靠性指標體系
在邊界條件確定上，指標體系以醫院中的重要醫療場(chǎng)所和大型醫療設備供電為核心，以四重保障能力和電能質(zhì)量為重點(diǎn)，定義各項指標仿真態(tài)勢及逼近公式確定邊界約束條件。在參數選擇上，指標體系立足于北京市醫院供配電系統現狀，對數據進(jìn)行有效性校驗，識別典型業(yè)務(wù)數據及故障數據，提取醫院供配電系統的基本特征，最終選擇了五類(lèi)采樣節點(diǎn)和六類(lèi)輸入接口。
4.1.2建立醫院供配電可靠性評估模型
采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )方法，也就是通過(guò)人工智能算法模仿人類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的思維邏輯，并進(jìn)行簡(jiǎn)化、抽象和模擬，利用各元節點(diǎn)和軸突之間的相互傳導來(lái)處理信息，從而形成由節前神經(jīng)元、神經(jīng)元、節后神經(jīng)元、樹(shù)突和軸突構成數學(xué)模型。這種模型呈現鏈式結構，具有環(huán)境應激處理特性、知識網(wǎng)格存儲特性、數據冗余容錯特性和自我社會(huì )仿真特性等。
醫院供配電可靠性評估模型通過(guò)潮流計算等方法，對于正在運行的供配電系統，可判斷重要醫療場(chǎng)所的四重保障能力和大型醫療設備的電能質(zhì)量，如果有風(fēng)險就會(huì )自動(dòng)提醒醫院采取措施，調整運行方式。對于正在改擴建的醫院供配電系統，若將該模型與BIM系統結合，可為設計市電供電方案和電氣設備選型提供依據。該模型還可為定值計算、繼電保護調試、電力故障仿真等提供數據支撐。醫院供配電可靠性評估模型的輸出為：醫院供配電可靠性指標、重要醫療場(chǎng)所供電保障能力指標和大型醫療設備供電質(zhì)量評價(jià)指標。
4.1.3完善繳費渠道架設以及繳費服務(wù)布點(diǎn)
進(jìn)行節點(diǎn)級設計是確定元節點(diǎn)類(lèi)型，區分出節前元節點(diǎn)、元節點(diǎn)和節后元節點(diǎn)。元節點(diǎn)主要承擔組合和轉移的功能。組合功能是對節點(diǎn)信號進(jìn)行組合，組合過(guò)程中要對節點(diǎn)輸入進(jìn)行簡(jiǎn)單加權；轉移功能是對節點(diǎn)信號進(jìn)行輸出實(shí)現，轉移變換由節點(diǎn)的轉移因子決定。例如，對于重要醫療場(chǎng)所這種元節點(diǎn)，供配電四重保障能力的組合和轉移主要通過(guò)ATS(自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)）來(lái)實(shí)現。
進(jìn)行結構級設計是建立傳入樹(shù)突和傳出軸突組件，實(shí)現元節點(diǎn)的連接。首先確定模型的層數和各層節點(diǎn)數量，通過(guò)傳入樹(shù)突和傳出軸突實(shí)現元節點(diǎn)的連接。根據連接方式可分為饋入連接和饋出連接，饋入連接的上一層的元節點(diǎn)只與傳入樹(shù)突連接，元節點(diǎn)之間不直接連接，醫院中核磁和PET-CT等大型醫療設備屬于此種；饋出連接的各層元節點(diǎn)都可接入多重饋入，醫院中手術(shù)室和急救室等重要醫療場(chǎng)所屬于此種。
進(jìn)行訓練級設計是選擇學(xué)習訓練算法，確定閾值、邊界條件、初始值以及模型的終止條件。我們已完成了樣本訓練，即提供供電系統實(shí)際運行的輸入和輸出數據作為訓練樣本。目前正進(jìn)行知識學(xué)習方式，即在樣本訓練的基礎上，利用人工智能的方法，利用輸入的動(dòng)態(tài)信息建立數學(xué)模型，并利用模型的反饋調節功能對輸入信息自動(dòng)調整連接權值或閥值。
完成以上工作后，醫院供配電管理部門(mén)就可堅持經(jīng)常性評估，實(shí)現運行狀態(tài)的可視性。
4.2建立供電智慧樹(shù)，實(shí)現醫院供配電運行邏輯的自發(fā)現
醫院供電智慧樹(shù)可解決醫院供電線(xiàn)路不清的問(wèn)題。它用節點(diǎn)矩陣描述了醫院供配電系統各節點(diǎn)順序關(guān)系，用矢量矩陣描述了各節點(diǎn)的位置關(guān)系。因此，供電智慧樹(shù)模型可表明各層節點(diǎn)和鄰近節點(diǎn)的連接關(guān)系，如果底層節點(diǎn)負荷已知，利用逆向推衍可方便求出鄰近節點(diǎn)的負荷。供電智慧樹(shù)通過(guò)現場(chǎng)分支測試，建立供電樹(shù)的拓撲分層模型，最終在管理平臺上直觀(guān)展示完整的供配電拓撲結構和設備參數。利用供電智慧樹(shù)算法，可快捷偵測各匯聚點(diǎn)的負荷指向及各節點(diǎn)負荷的組成情況；可方便地展示供電系統中的拓撲結構，并將各分散的負荷有機地整合成完整的供電系統。
供電智慧樹(shù)在醫院供配電系統運行中也發(fā)揮了重要作用。正常運行時(shí)能監視供電系統各支路負荷情況，并通過(guò)改變供配電系統的運行方式，實(shí)現負荷合理分配；在故障發(fā)生后能將故障分區管理，防止醫院出現大面積停電，并在恢復供電時(shí)幫助管理人員編寫(xiě)送電指導文件，幫助操作人員進(jìn)行仿真模擬演練，避免誤操作。供電智慧樹(shù)的實(shí)現算法將配電網(wǎng)的物理結構和運行參數有機地結合，實(shí)現了從智能配電到智慧用電的飛躍。由于圖紙和技術(shù)資料的缺失，許多醫院無(wú)法編制針對重要醫療場(chǎng)所和大型醫療設備的供電應急演練方案，無(wú)法進(jìn)行電力故障仿真。利用供電智慧樹(shù)拓撲結構自動(dòng)形成的功能，還可將其作為供電系統分析和電力故障仿真演練的重要工具。
4.3監測斷路器的健康狀態(tài)，實(shí)現運行過(guò)程的可控性
醫院供配電系統中，斷路器占醫院配電系統資產(chǎn)總額的70%~80%。而80%以上的電力故障也是由斷路器引發(fā)，核心斷路器一旦發(fā)生故障就會(huì )造成大面積突然停電，直接威脅患者生命。目前，通過(guò)大數據技術(shù)可實(shí)現斷路器健康狀態(tài)監測，即根據智能監測平臺采集的斷路器平均負荷、操作次數和觸頭磨損等參數，通過(guò)建模，自動(dòng)生成設備健康狀況曲線(xiàn)，及時(shí)給出小修、大修和退役等維護提示，實(shí)現了斷路器健康狀態(tài)在線(xiàn)監測。
斷路器健康狀態(tài)監測通過(guò)運行數據采集積累，利用線(xiàn)性回歸算法科學(xué)計算出斷路器全壽命周期曲線(xiàn)，可讓運維人員及時(shí)了解斷路器的目前狀態(tài)，提醒運維人員提前進(jìn)行預防性維護。通過(guò)斷路器健康狀態(tài)監測，運行維護工作可真正實(shí)現從“事故后搶修"到“事故前預防"的飛躍；可有效預防惡性安全事故。通過(guò)及時(shí)監測斷路器的每次動(dòng)作，根據系統故障預警，職能部門(mén)可及時(shí)組織有效檢查，將故障消滅在萌芽階段；可為優(yōu)化醫療設備的運行方式提供數據支持。在醫院，通過(guò)監測斷路器的運行情況，所采集的大量斷路器運行數據反應了醫療設備運行規律，可籍此查找醫療設備故障的原因。如某醫院手術(shù)室中的高頻電刀工作狀態(tài)不穩且經(jīng)常損壞，通過(guò)調取該回路斷路器健康狀態(tài)發(fā)現大量奇次諧波，諧波治理后高頻電刀工作狀態(tài)恢復穩定。
斷路器健康狀態(tài)在線(xiàn)監測通過(guò)自動(dòng)評估斷路器的性能可實(shí)現科學(xué)的計劃檢修。斷路器健康狀態(tài)正常時(shí)不發(fā)生報警，沒(méi)有必要進(jìn)行例行維修；斷路器健康狀態(tài)不正常時(shí)會(huì )立即發(fā)出預警信息，通知運行維護人員及時(shí)檢修，此種方法可避免過(guò)度檢修或檢修不足。如果堅持對斷路器進(jìn)行周期性狀態(tài)評估和預防性維修，可將配電維修由“被動(dòng)維修"變成“主動(dòng)預防"，就可有效提高配電系統安全水平。
5安科瑞AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺
5.1平臺概述
AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺充分結合《醫療建筑電氣設計規范》《綠色醫院建筑評價(jià)標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術(shù)導則》等行業(yè)規范、根據醫院用戶(hù)需求以及能源管理部門(mén)要求，采集分析能源、能耗、能效數據，監測以電能質(zhì)量、智慧用電相關(guān)指標以及其他用能指標，并與國家能源政策與用能模式改革結合。能夠輔助醫院后勤管理人員進(jìn)行能源供應系統及設備的運行管理工作，幫助醫院管理層實(shí)時(shí)掌握醫院的能耗情況，為醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術(shù)平臺。
5.2平臺組成
安科瑞醫院能源管理系統建立基于云平臺的“監、控、維"一體化的能源管理系統，從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運維派單、系統架構和綜合數據服務(wù)等方面的設計，幫助醫院后勤管理部門(mén)了解醫院能源運行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時(shí)預警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所運維云平臺，配電房綜合監控系統，能耗管理系統，智能照明控制系統，智慧消防平臺，電氣火災監控系統，消防設備電源監控系統，防火門(mén)監控系統，消防應急照明和疏散指示系統，充電樁管理系統，電能質(zhì)量治理解決方案，醫療隔離電源解決方案。
5.3平臺拓撲圖
5.4平臺子系統
5.4.1醫院電力監控解決方案
電力監控系統實(shí)現對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設備進(jìn)行監視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制中心及其他設備通信，實(shí)時(shí)掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。
電力監控系統主要針對開(kāi)閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進(jìn)行保護和監控，對0.4kV出線(xiàn)配置多功能計量?jì)x表，用于測控出線(xiàn)回路電氣參數和用能情況。同時(shí)對醫院重要設備如柴油發(fā)電機、無(wú)功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態(tài)進(jìn)行監測。
5.4.2醫院變電所運維云平臺解決方案
AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無(wú)線(xiàn)通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數據分析技術(shù)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集現場(chǎng)數據并存儲在本地，再定時(shí)向云平臺推送數據。平臺采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門(mén)禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過(guò)短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過(guò)手機APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機上，并通過(guò)GPS跟蹤運維執行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高運維效率，即時(shí)發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。
5.4.3醫院配電房綜合監控系統解決方案
Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實(shí)現開(kāi)關(guān)柜運行監控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、母線(xiàn)及電纜測溫監測、環(huán)境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風(fēng)機、除濕機、空調控制等設備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。實(shí)現動(dòng)力環(huán)境各數據的檢測與設備控制，優(yōu)化動(dòng)力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長(cháng)設備使用壽命，實(shí)現配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠程管理。
5.4.4醫院能耗管理系統解決方案
對建筑各類(lèi)耗能設備能耗數據進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對采集數據進(jìn)行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績(jì)效考核指標，發(fā)現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動(dòng)節能的意識。
① 搭建醫院智慧能源管理系統的基本框架，對各個(gè)用能環(huán)節進(jìn)行實(shí)時(shí)監測；
② 排碳數據化：通過(guò)系統可實(shí)現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實(shí)現低碳辦公數據化；
③ 區域能效比：實(shí)現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；
④ 同期能效比：實(shí)現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；
⑤ 能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標；
⑥ 能耗競爭排名：各個(gè)科室能耗對比，實(shí)現能耗排名，增強全院工作人員的節能意識；
⑦ 對能耗的使用數據進(jìn)行綜合的分析、統計、打印和查詢(xún)等功能，并根據能耗監測管理系統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營(yíng)管理部門(mén)提供可靠的依據；
⑧ 能耗數據采集，隨時(shí)查詢(xún)，并根據采集數據進(jìn)行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報警，提高系統信息化、自動(dòng)化水平。
5.4.5醫院智能照明控制系統解決方案
醫院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統，在提升醫生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明，通過(guò)感應控制做到人來(lái)燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。
ASL1000智能照明控制系統可以實(shí)現場(chǎng)景控制、時(shí)間控制、區域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式，能有效避免公共區域的照明浪費，還可以幫助醫院管理照明。
系統在配電箱內的模塊主要有總線(xiàn)電源、開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點(diǎn)輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。
安裝在控制現場(chǎng)的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過(guò)可以設定紅外感應控制亮燈，人離開(kāi)后在設定的時(shí)間內熄燈，智能面板等手動(dòng)控制設備，可實(shí)現自動(dòng)控制、現場(chǎng)控制和值班室遠程控制相結合。
5.4.6醫院智慧消防平臺解決方案
智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等現代信息技術(shù)，將分散的火災自動(dòng)報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡(luò )，并對這些設備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統一的系統大平臺內運行，用戶(hù)、安保人員、監管單位都能夠通過(guò)平臺直觀(guān)地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內，相關(guān)報警和事件信息通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。
5.4.7醫院電氣火災監控系統解決方案
電氣火災監控系統作為火災自動(dòng)報警系統的預警子系統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、剩余電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)構成一套完整的預防電氣火災的監控系統，數據可集成至企業(yè)消控室監控系統。
??醫院電氣火災監控系統以建筑為單位設置，采集數據后上傳至值班室監控主機，實(shí)現對建筑電氣安全預警?，F場(chǎng)設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線(xiàn)纜溫度，異常時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)出報警信號，重點(diǎn)關(guān)注門(mén)診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發(fā)熱等問(wèn)題。
5.4.8醫院消防設備電源監控系統解決方案
醫院消防安全非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監控系統主要功能就是用于監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時(shí)消防設備可以正常投入使用。
消防設備電源監控監控系統采用消防二總線(xiàn)，以建筑為單位設置區域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區域分機通過(guò)二總線(xiàn)接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，以此實(shí)現對消防設備電源工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監視。
5.4.9醫院防火門(mén)監控系統解決方案
醫院防火門(mén)數量比較多，由于部分區域經(jīng)常有人走動(dòng)，常開(kāi)常閉防火門(mén)數量都不少，防火門(mén)監控系統的作用就是監測防火門(mén)開(kāi)閉狀態(tài)，在發(fā)生火災后自動(dòng)關(guān)閉常開(kāi)防火門(mén)，防止煙霧擴散。防火門(mén)監控系統采用消防二總線(xiàn)將具有通信功能的監控模塊相互連接起來(lái)，用于監測和控制防火門(mén)狀態(tài)，當防火門(mén)發(fā)生異常位置信號時(shí)，防火門(mén)監控器能發(fā)出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發(fā)生火災時(shí)，關(guān)閉事故區域所有常開(kāi)防火門(mén)，防止煙霧向安全區域擴散。
5.4.10醫院消防應急照明和疏散指示系統解決方案
醫院人員流動(dòng)性強，密度大，消防比較復雜，一旦發(fā)生火災，疏散指示系統非常重要。消防應急照明和指示系統可以和火災報警系統聯(lián)動(dòng)，提供應急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一鍵選擇疏散應急預案，提升人員逃生概率。
5.4.11醫院有源諧波治理系統解決方案
都是諧波源，比如X光機、CT機等都會(huì )產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會(huì )引起繼電保護和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計量出現混亂。對于醫院的精密化驗設備可能會(huì )產(chǎn)生干擾。
為了消除配電系統諧波對醫院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。
AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測負載的諧波和無(wú)功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當前諧波分量和無(wú)功分量對應的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統，從而實(shí)現諧波治理和無(wú)功補償。
5.4.12醫院充電樁系統解決方案
醫院停車(chē)場(chǎng)有電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，解決物業(yè)、用電管理部門(mén)的充電樁使用、監控問(wèn)題。電動(dòng)自行車(chē)充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動(dòng)汽車(chē)支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統可實(shí)時(shí)遠程完成啟動(dòng)充電、強制停止、單價(jià)設置等控制指令，用戶(hù)可通過(guò)APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警；能夠遠程控制，提供財務(wù)報表和數據分析等功能。
5.4.13醫院醫療隔離電源解決方案
《民用建筑電氣設計規范》14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷后，重大醫療危險的場(chǎng)所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。同時(shí)《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》GB50333-2002中規定：2類(lèi)醫療場(chǎng)所在維持患者生命，外科手術(shù)和其他位于患者周?chē)碾姎庋b置均應采用IT系統。如：搶救室（門(mén)診手術(shù)室）、手術(shù)室、心臟監控治療室、導管介入室、血管照影檢查室等。
安科瑞電氣股份有限公司的醫療隔離電源解決方案是針對醫療Ⅱ類(lèi)場(chǎng)所的供電需求而開(kāi)發(fā)設計的，能夠很好的滿(mǎn)足各類(lèi)手術(shù)室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關(guān)標準。
5.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單
5.5.1電力監控系統硬件配置
5.5.2變電所運維云平臺硬件配置
5.5.3電房綜合監控系統硬件配置方案
5.5.4能耗管理系統硬件配置方案
5.5.5智能照明控制系統硬件配置方案
5.5.6智慧消防平臺硬件配置方案
5.5.7電氣火災監控系統硬件配置方案
5.5.8消防設備電源監控系統硬件配置方案
5.5.9防火門(mén)監控系統硬件配置方案
5.5.10消防應急照明和疏散指示系統硬件配置方
5.5.11有源諧波治理系統硬件配置方案
5.5.12充電樁運營(yíng)收費平臺硬件配置方案
5.5.13醫療隔離電源解決方案硬件配置方案
6結束語(yǔ)
隨著(zhù)智能配電系統的推廣和普及，智能配電系統的自愈控制將成為從根本上消除用電安全隱患的重要手段。智能配電系統在實(shí)現了運行狀態(tài)的可視性，運行邏輯的自發(fā)現和運行過(guò)程的可控性之后，就可實(shí)現運行故障的自修復，即智能配電系統的自愈控制。自愈控制是指配電系統追求的目標，即配電系統能自行分析并處理運行故障。如果是預案已有的故障，無(wú)需現場(chǎng)檢修，就可通過(guò)自愈控制指令將出現問(wèn)題的狀態(tài)直接恢復到預先設定的正常狀態(tài)。
智能配電網(wǎng)的自愈控制主要包含了信息采集、診斷、決策、執行4個(gè)過(guò)程。其中信息采集的關(guān)鍵是對數據系統進(jìn)行有效性校驗，提取數據特征，識別典型業(yè)務(wù)數據與故障預警數據，排除干擾數據；診斷和決策將依據采集的信息，利用智能決策方法對整個(gè)配電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行快速實(shí)時(shí)評估。如果是配電系統狀態(tài)出現問(wèn)題系統就立即進(jìn)行處理,以保障安全供電，防止事故發(fā)生；執行是對決策命令的實(shí)現，它建立在完備的預案體系和配套的備用裝備基礎之上。
參考文獻
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